그래핀의 특성들이 나타나는 이유가 뭔가요?
그래핀은 강도가 크고 전기전도성이나 열전도성도 큰데 찾아보니 2차원 평면 구조에 강한 고리 결합 구조와 공유 결합을 통해 연결되어서라고 하더군요 이런 성질들이 어떤 이유로 저런 특성들을 만들어내는건가요?
안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.
그래핀의 특성은 아래와 같다.
1.구리보다 전기가 100배 잘 통하는 그래핀
그래핀은 구리보다 전기 전도율이 100배 이상 좋다. 전기 전도율은 물질이나 용액이 전류를 운반할 수 있는 정도를 말한다. 즉, 얼마나 전기가 잘 통하는지를 보여 주는 것이다. 금속은 일반적으로 전기가 잘 통한다.
전기가 가장 잘 통하는 금속은 은인데, 값이 비싸기 때문에 주로 구리를 이용해 전선을 만든다. 그런데 그래핀은 전선을 만드는 구리보다 전류가 100배나 더 빨리 이동한다.
2. 다이아몬드보다 열이 2배 잘 전달되는 그래핀
아름다우면서 값비싼 다이아몬드도 그래핀의 라이벌이 될 수 없다. 그래핀과 다이아몬드는 열이 얼마나 잘 전달되는지 서로 비교할 수 있다. 다이아몬드를 한번 만져 보자. 갑자기 손을 대면 차갑게 느껴질 것이다.
다이아몬드는 열전도율이 좋아서 사람의 체온이 금세 다이아몬드를 통해 열에너지가 작은 쪽으로 이동해 버리기 때문이다.
다이아몬드는 자연계에 존재하는 여러 물질 중에서 열전도율이 가장 높다. 그래서 전자 제품에 쓰이는 반도체에서 발생하는 열을 방출하는 역할을 하는 데 최고의 물질로 꼽힌다. 하지만 그래핀은 이런 다이아몬드보다도 열전도율이 2배나 더 높다.
3. 강철보다 200배 단단한 그래핀
보통 기찻길이나 배의 몸체, 칼 등은 잘 부서지지 않고 단단한강철로 만든다. 하지만 강철보다 200배나 더 단단한 물체가 바로 그래핀이다. 거기다 탄성2)이 아주 좋아서 아무리 휘고, 구부려도 부러지지 않는다. 성질도 변하지 않는다.
감사합니다.